CuCo2_{2}S4_{4} Deposited on TiO2_{2}: Controlling the pH Value Boosts Photocatalytic Hydrogen Evolution

Metallic spinel-type CuCo$_{2}$S$_{4}$ nanoparticles were deposited on nanocrystalline TiO$_{2}$ (P25®), forming heterostructure nanocomposites. The nanocomposites were characterized in detail by X-ray powder diffraction (XRD), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), nitrogen sorption (BET) and UV/Vis spectroscopy. Variation of the CuCo$_{2}$S$_{4}$:TiO$_{2}$ ratio to an optimum value generated a catalyst which shows a very high photocatalytic H$_{2}$ production rate at neutral pH of 32.3 µmol/h (0.72 mLh$^{–1}$), which is much larger than for pure TiO$_{2}$ (traces of H$_{2}$). The catalyst exhibits an extraordinary long-term stability and after 70 h irradiation time about 2 mmol H$_{2}$ were generated. An increased light absorption and an efficient charge separation for the sample with the optimal CuCo$_{2}$S$_{4}$:TiO$_{2}$ ratio is most probably responsible for the high catalytic activity

Tuning ZnO Sensors Reactivity toward Volatile Organic Compounds via Ag Doping and Nanoparticle Functionalization

Nanomaterials for highly selective and sensitive sensors toward specific gas molecules of volatile organic compounds (VOCs) are most important in developing new-generation of detector devices, for example, for biomarkers of diseases as well as for continuous air quality monitoring. Here, we present an innovative preparation approach for engineering sensors, which allow for full control of the dopant concentrations and the nanoparticles functionalization of columnar material surfaces. The main outcome of this powerful design concept lies in fine-tuning the reactivity of the sensor surfaces toward the VOCs of interest. First, nanocolumnar and well-distributed Ag-doped zinc oxide (ZnO:Ag) thin films are synthesized from chemical solution, and, at a second stage, noble nanoparticles of the required size are deposited using a gas aggregation source, ensuring that no percolating paths are formed between them. Typical samples that were investigated are Ag-doped and Ag nanoparticle-functionalized ZnO:Ag nanocolumnar films. The highest responses to VOCs, in particular to (CH3)2CHOH, were obtained at a low operating temperature (250 °C) for the samples synergistically enhanced with dopants and nanoparticles simultaneously. In addition, the response times, particularly the recovery times, are greatly reduced for the fully modified nanocolumnar thin films for a wide range of operating temperatures. The adsorption of propanol, acetone, methane, and hydrogen at various surface sites of the Ag-doped Ag8/ZnO(0001) surface has been examined with the density functional theory (DFT) calculations to understand the preference for organic compounds and to confirm experimental results. The response of the synergistically enhanced sensors to gas molecules containing certain functional groups is in excellent agreement with density functional theory calculations performed in this work too. This new fabrication strategy can underpin the next generation of advanced materials for gas sensing applications and prevent VOC levels that are hazardous to human health and can cause environmental damages

Von Monolithen zu Komponenten: CAx-Architekturen im Wandel

Mit der schnellen Verbreitung der CAx-Techniken in der deutschen Automobilindustrie wächst die Notwendigkeit einer besseren Integration der CAx-Systeme in die Prozeßketten und der Beherrschung der Produktinformationsflüsse. Aufgrund dieser Tatsachen ist in den letzten Jah-ren ein Wandel der CAx-Systemarchitekturen von geschloßenen, monolithischen zu offen inte-grierten Systemen erkennbar. Im folgenden wird dieser Prozeß sowie dessen Implikationen auf die Anwendung und auf die Systemhersteller analysiert. Ausgehend von der Initiative der deutschen Automobilindustrie wurde das Projekt ANICA (Analysis of Interfaces of various CAD/CAM-Systems) gestartet. In diesem Projekt werden die Schnittstellen zu den Systemkernen einiger CAx-Hersteller untersucht und ein Konzept für kooperierende CAx-Systeme in der Automobilindustrie wird entwickelt

Innovative Produktentwicklung - mit oder trotz Features

In dieser Arbeit wird die Problematik der sich rapide wandelnden industriellen CAx-Anwendungen betrachtet. Durch die Einfu"hrung der Feature-Technologie scheinen einige Probleme der Parallelisierung der Prozesse, des Simultaneous und des Concurrent Engineering sowie des Outsourcing überwindbar zu sein. Allerdings entwickelte sich die Feature-Technologie bisher ohne ausreichenden Bezug zur Konstruktionspraxis, was zu erheblichen Defiziten im industriellen Einsatz führte. Untersuchungen in der Automobilindustrie (AIFEMInitiative) zeigen, dass dies vielfach auf mangelnde Kommunikation zwischen Konstrukteuren und CAx-Experten zurückgeführt werden kann. Aufgrund des jetzigen Ansatzes der Feature-Technologie im Zusammenwirken mit dem extremen Zeitdruck in der Produktentwicklung besteht aber die Gefahr, die Produktdefinitionsprozesse nur nach den Kriterien Entwicklungszeit, Kosten und Produktqualität zu optimieren. Features dienen dabei nur als speziell angepasste Werkzeuge. Damit wird eine echte Innovation der Produkte behindert. Es wird aufgezeigt, wie die Feature-Technologie erweitert werden muss, um die Kreativität der Konstrukteure zu fördern und somit neuartige Produkte zu ermöglichen. Näher ausgeführt werden die Aspekte der benutzerdefinierten Features, der Datenstandardisierung, der Verarbeitung unvollsta"ndiger Information und der dynamischen Prozessunterstützung

Von Monolithen zu Komponenten: CAx-Architekturen im Wandel

Mit der schnellen Verbreitung der CAx-Techniken in der deutschen Automobilindustrie wächst die Notwendigkeit einer besseren Integration der CAx-Systeme in die Prozeßketten und der Beherrschung der Produktinformationsflüsse. Aufgrund dieser Tatsachen ist in den letzten Jah-ren ein Wandel der CAx-Systemarchitekturen von geschloßenen, monolithischen zu offen inte-grierten Systemen erkennbar. Im folgenden wird dieser Prozeß sowie dessen Implikationen auf die Anwendung und auf die Systemhersteller analysiert. Ausgehend von der Initiative der deutschen Automobilindustrie wurde das Projekt ANICA (Analysis of Interfaces of various CAD/CAM-Systems) gestartet. In diesem Projekt werden die Schnittstellen zu den Systemkernen einiger CAx-Hersteller untersucht und ein Konzept für kooperierende CAx-Systeme in der Automobilindustrie wird entwickelt

Innovative Produktentwicklung - mit oder trotz Features

In dieser Arbeit wird die Problematik der sich rapide wandelnden industriellen CAx-Anwendungen betrachtet. Durch die Einfu"hrung der Feature-Technologie scheinen einige Probleme der Parallelisierung der Prozesse, des Simultaneous und des Concurrent Engineering sowie des Outsourcing überwindbar zu sein. Allerdings entwickelte sich die Feature-Technologie bisher ohne ausreichenden Bezug zur Konstruktionspraxis, was zu erheblichen Defiziten im industriellen Einsatz führte. Untersuchungen in der Automobilindustrie (AIFEMInitiative) zeigen, dass dies vielfach auf mangelnde Kommunikation zwischen Konstrukteuren und CAx-Experten zurückgeführt werden kann. Aufgrund des jetzigen Ansatzes der Feature-Technologie im Zusammenwirken mit dem extremen Zeitdruck in der Produktentwicklung besteht aber die Gefahr, die Produktdefinitionsprozesse nur nach den Kriterien Entwicklungszeit, Kosten und Produktqualität zu optimieren. Features dienen dabei nur als speziell angepasste Werkzeuge. Damit wird eine echte Innovation der Produkte behindert. Es wird aufgezeigt, wie die Feature-Technologie erweitert werden muss, um die Kreativität der Konstrukteure zu fördern und somit neuartige Produkte zu ermöglichen. Näher ausgeführt werden die Aspekte der benutzerdefinierten Features, der Datenstandardisierung, der Verarbeitung unvollsta"ndiger Information und der dynamischen Prozessunterstützung

Sputtered thin film piezoelectric aluminium nitride as a functional MEMS material and CMOS compatible process integration

AbstractA comprehensive study on the complete process module for the fabrication of AlN-based MEMS sensors and actuators is presented. The investigations include the influence of the electrode material, AlN thickness and stress tuning during sputtering on the material parameters, especially the piezoelectric coefficients. It is shown that AlN layers deposited at only 200°C have good piezoelectric properties. The tuning of residual layer stress has little influence on the piezoelectric properties of AlN. Further two methods of wet chemical etching of AlN are compared. The complete CMOS compatible processing of AlN-based MEMS structures is demonstrated on 200mm wafers

Nanostructure investigation of the layered ternary compound Ni3–xSn1–yTe2

The structure of Ni3-xSn1-yTe2 is characterized by layered structural motifs related to an average NiAs/Ni2In-type. Order/disorder phenomena were analyzed via a detailed nanostructure investigation including electron diffraction and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) in conjunction with image simulation. Dependent on the stoichiometry, commensurate and incommensurate satellite reflections with respect to the parent NiAs structure were observed in Fourier transform and electron diffraction pattern as a result of occupational modulation of Te and Sn atoms. For the commensurate case a triplication of the c-lattice parameter is evident as a result of Sn-Te-Te stacking. Further, HRTEM micrographs indicate additional ordering phenomena along the c* direction depending on Ni/vacancy ordering which was rationalized by an alternating filling of van der Waals gaps with Ni. Also morphological defects in bright field images were observed. HRTEM investigations prove that these morphological defects are of structural nature, i.e. they are based on domains shifted relative to each other (antiphase boundaries)

Does a Low Amount of Substituents Improve the Thermoelectric Properties of Cr2-xMxS3 (M = Ti, V, Sn)?

The effects of low-level partial cation substitution in Cr2−xMxS3 with M = Ti, V or Sn and x = 0.05 and 0.1 have been investigated regarding the long- and short-range crystal structures and thermoelectric properties. All substituted compounds crystallized in the equilibrium phase of Cr2S3, adopting the space group R. Electron beam irradiation led to a phase transformation from space group R to P1c with a subsequent appearance of diffuse scattering, indicating short-range ordering of cations in the partially occupied cation layers. Substitution of Cr by V led to a reduction in electrical conductivity and subsequently to a lower thermoelectric performance in comparison to the pristine material. In contrast, substitution with Ti yielded an improvement of the performance due to a higher electrical conductivity and a reasonably high Seebeck coefficient. Both Sn-substituted compounds contained only traces of Sn. Surprisingly, a significant improvement of the electrical conductivities could be observed in comparison to the pristine material as well as the other Cr2−xMxS3 materials